由于 IEEE 802.3bj 100 Gb/s 背板以太网标准已正式获批，通道操作裕量 (Channel Operation Margin (COM)) 很可能将成为一种重要的针对 SERDES 链路的质量评估方法。尽管在通道操作裕量评估方法问世之前，眼图／误码率评估技术已经存在很长时间，但是那些方法从未得到正式标准化。各类不同工具会使用自己的智能方法寻找通道特征响应，选择最佳采样位置并将眼图或误码率图正确居中，找到最佳的均衡参数，以及评估 ISI、抖动噪声和串扰的影响。IBIS 标准（IBIS 5.0 至 6.2）描述了 IBIS-AMI 模型的使用，但其定义的规则主要用于描述仿真平台如何与模型库交互、调用其接口功能、形成输入以及读取输出参数。总体而言，许多决策，尤其是那些与通道特征、波形处理、数据累积和损耗处理有关的决策，都将留待开发人员做出。在市场上的众多工具中，我们很难找到会产生相同结果的两款工具，而且有时候差异是十分显著的。

图 1：通道操作裕量与眼图／误码率分析流程

因此，通道操作裕量的目标之一就是最大程度地降低确定信噪比（该测量值与误码率密切相关）时的不确定性。通道操作裕量始于一组描述受扰信号和干扰信号通道的 S 参数。与许多运行 SPICE 层级仿真的工具不同，考虑到 Tx 和 Rx 缓冲器的非线性模型时，通道操作裕量并不直接采用时域响应。相反，在一系列转换之后，它会找到通道的有效传递函数，并通过 IFFT 将其转换为时域响应。这样，它就能避免 SPICE 类型的建模和仿真造成的极大不确定性。对于给定的操作模式，计算通道操作裕量所需的全部必要参数都在内部明确定义，从而可最大限度地降低不确定性。这些参数包括符率、信号级数、封装寄生参数、阻抗失配、传输和接收噪声、均衡类型、抽头系数的数量和限制、抖动特征等。甚至还涉及诸多细节，比如S 参数所需的频宽的分辨率，脉冲响应中的位采样数，以及在选定横截面描述眼图密度分布用于计算概率群分布函数使用的网格划分。

从数学的角度来看，通道操作裕量等同于统计分析，但仅针对在“最佳”采样时间获取的眼图密度垂直横截面。因此，将通道操作裕量与统计眼图而非逐位分析相比是很合理的，因为后者经常无法提供足够数量的样本。在之前的一些著作 [6、7 和 8] 中也进行过这种比较。其中大部分均表明，尽管两种指标都能可靠地区分高、低质量的通道，但是由于合规性结果存在矛盾，“临界”情况仍没有定论。作者举出假阳性和假阴性情况的示例，并试图通过对误码率和通道操作裕量数值有不同影响的特定链路特性来解释差异。但是，当第一个流程是非标准化的（误码率），而第二个流程依照精确指示（通道操作裕量）时，我们并不认为有可能公平地比较两个流程。更合理的选择是在误码率和通道操作裕量之间进行增量比较，即假设每一步计算都基于相同的输入。误码率和通道操作裕量在许多方面都存在差异，我们将在第 I 部分进行分析。我们可以证实绝大部分差异都是由不同的假设或不同的输入数据造成的。我们相信在分析中只有两个方面是因通道操作裕量的过度简化而影响到结果准确性：计算输入抖动和串扰的影响。我们将在第 II 部分探讨相关假设及其对抖动评估的潜在影响。在第 III 部分中，我们将介绍一种可以更准确地确定串扰影响的方法。在第 IV 部分中，我们将提出一种根据眼图密度和误码率图测量值计算通道操作裕量的简单方法。在第 V 部分中，我们将利用一组 S 参数进行一系列的实验，该参数是由模拟多种可能存在的真实设计行为的实验拓扑生成的。收集的结果经过后处理，用于估算由通道操作裕量算法中针对抖动和串扰计算的假设而引入的误差。在最后一部分中，我们将总结全文，给出我们的结论。

 

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来源：Mentor PCB及IC封装设计公众号

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